WebSocket详解
一、WebSocket 是什么？
WebSocket 是一种网络通信协议。RFC6455 定义了它的通信标准。
WebSocket 是 HTML5 开始提供的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议。
二、为什么需要 WebSocket ？
了解计算机网络协议的人，应该都知道：HTTP 协议是一种无状态的、无连接的、单向的应用层协议。它采用了请求/响应模型。通信请求只能由客户端发起，服务端对请求做出应答处理。
这种通信模型有一个弊端：HTTP 协议无法实现服务器主动向客户端发起消息。
这种单向请求的特点，注定了如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦。大多数 Web 应用程序将通过频繁的异步 JavaScript 和 XML（AJAX）请求实现长轮询。轮询的效率低，非常浪费资源（因为必须不停连接，或者 HTTP 连接始终打开）。
因此，工程师们一直在思考，有没有更好的方法。WebSocket 就是这样发明的。WebSocket 连接允许客户端和服务器之间进行全双工通信，以便任一方都可以通过建立的连接将数据推送到另一端。WebSocket 只需要建立一次连接，就可以一直保持连接状态。这相比于轮询方式的不停建立连接显然效率要大大提高。
三、WebSocket 如何工作？
Web 浏览器和服务器都必须实现 WebSockets 协议来建立和维护连接。由于 WebSockets 连接长期存在，与典型的 HTTP 连接不同，对服务器有重要的影响。
基于多线程或多进程的服务器无法适用于 WebSockets，因为它旨在打开连接，尽可能快地处理请求，然后关闭连接。任何实际的 WebSockets 服务器端实现都需要一个异步服务器。
四、WebSocket 客户端
在客户端，没有必要为 WebSockets 使用 JavaScript 库。实现 WebSockets 的 Web 浏览器将通过 WebSockets 对象公开所有必需的客户端功能（主要指支持 Html5 的浏览器）。
客户端 API
以下 API 用于创建 WebSocket 对象。
var Socket = new WebSocket(url, [protocol] );
以上代码中的第一个参数 url, 指定连接的 URL。第二个参数 protocol 是可选的，指定了可接受的子协议。
WebSocket 属性
以下是 WebSocket 对象的属性。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：
| 属性 | 描述 |
|---|---|
| Socket.readyState | 只读属性 readyState 表示连接状态，可以是以下值：0 - 表示连接尚未建立。1 - 表示连接已建立，可以进行通信。2 - 表示连接正在进行关闭。3 - 表示连接已经关闭或者连接不能打开。 |
| Socket.bufferedAmount | 只读属性 bufferedAmount 已被 send() 放入正在队列中等待传输，但是还没有发出的 UTF-8 文本字节数。 |
WebSocket 事件
以下是 WebSocket 对象的相关事件。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：
| 事件 | 事件处理程序 | 描述 |
|---|---|---|
| open | Socket.onopen | 连接建立时触发 |
| message | Socket.onmessage | 客户端接收服务端数据时触发 |
| error | Socket.onerror | 通信发生错误时触发 |
| close | Socket.onclose | 连接关闭时触发 |
WebSocket 方法
以下是 WebSocket 对象的相关方法。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Socket.send() | 使用连接发送数据 |
| Socket.close() | 关闭连接 |
示例
// 初始化一个 WebSocket 对象 var ws = new WebSocket('ws://localhost:9998/echo'); // 建立 web socket 连接成功触发事件 ws.onopen = function() { // 使用 send() 方法发送数据 ws.send('发送数据'); alert('数据发送中...'); }; // 接收服务端数据时触发事件 ws.onmessage = function(evt) { var received_msg = evt.data; alert('数据已接收...'); }; // 断开 web socket 连接成功触发事件 ws.onclose = function() { alert('连接已关闭...'); };
五、WebSocket 服务端
WebSocket 在服务端的实现非常丰富。Node.js、Java、C++、Python 等多种语言都有自己的解决方案，这里只介绍python实现。
后端代码：
import json from flask import Flask, request, render_template from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler # 提供WS协议处理 from geventwebsocket.server import WSGIServer # 承载服务 from geventwebsocket.websocket import WebSocket # 语法提示 app = Flask(__name__) # 存储客户端对象字典 user_socket_dict = {} # web客户端连接测试 @app.route("/my_socket/<username>") def my_socket(username): # 获取当前客户端与服务器的Socket连接 user_socket = request.environ.get("wsgi.websocket") # type:WebSocket user_socket_dict[username] = user_socket print(len(user_socket_dict), user_socket_dict) while True: # 获取到用户 msg = user_socket.receive() msg_dict = json.loads(msg) # 获取当前登录用户的用户名 to_user_nick = msg_dict.get("to_user") print(to_user_nick) # 找到当前登录的用户 usocket = user_socket_dict.get(to_user_nick) usocket.send(msg) # 群聊客户端连接测试 @app.route("/gc") def gc(): return render_template("websocket3.html") if __name__ == '__main__': # 配置websocket服务 http_server = WSGIServer(("0.0.0.0", 5000), app, handler_class=WebSocketHandler) # 启动服务 http_server.serve_forever()
前端代码：WebSocket实现
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>群聊</title> </head> <body> <p>用户名：<input type="text" id="username"><button onclick="loginGc()">登录</button></p> <p>接收用户：<input type="text" id="to_user">发送内容：<input type="text" id="content"><button onclick="send_msg()">发送</button></p> <div id="chat_list"></div> <script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.4.1/jquery.js"></script> <script> function loginGc() { // 获取input标签的用户名 var username = document.getElementById("username").value; // 创建客户端连接 ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:5000/my_socket/" + username); // 监听电话(接收消息),当消息到来时onmessage,处理function函数 ws.onmessage = function (eventMessage) { // 在消息体重获取data具体信息内容 console.log(eventMessage.data); str_obj = JSON.parse(eventMessage.data); // 创建一个p标签 var p = document.createElement("p"); // 添加标签内容 p.innerText = str_obj.from_user + str_obj.chat; // 在div标签中添加p标签 document.getElementById("chat_list").appendChild(p); }; } // 发送消息 function send_msg() { // 获取input标签中的用户名 var username = document.getElementById("username").value; // 获取input标签中的接收用户名 var to_user = document.getElementById("to_user").value; // 获取input标签的发送内容 var content = document.getElementById("content").value; var sendStr = { from_user:username, to_user:to_user, chat:content }; // 给服务端发送信息 ws.send(JSON.stringify(sendStr)); }; </script> </body> </html>
